JP2006046211A - Method and device for supplying lpg fuel to engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はLPG(液化石油ガス)燃料を減圧気化させて得た気化ガスをエンジンに供給する方法およびその装置に関し、殊にLPG燃料の加熱気化手段として暖機後はエンジン冷却水の熱を利用することに加え低温始動時に電気ヒータから発生する熱を利用することでエンジンの始動性を高めるようにしたLPG燃料供給方法およびその装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for supplying vaporized gas obtained by vaporizing LPG (liquefied petroleum gas) fuel to an engine, and an apparatus therefor, in particular, utilizing heat of engine cooling water after warm-up as means for heating and vaporizing LPG fuel. In addition to the above, the present invention relates to an LPG fuel supply method and apparatus for improving engine startability by utilizing heat generated from an electric heater at low temperature start.
LPGは従前より火花点火エンジンの燃料に用いられており、燃料タンクに貯留したLPG燃料をベーパライザ(レギュレータ)とミキサとを使用して大気圧程度に減圧させた気化ガスとし、エンジンの吸気管路に吸引させて供給する方式が広く採用されており、また例えば特開平6−17709号公報に記載されているように、所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に噴射させる方式も広く知られている。 LPG has been used as a fuel for spark ignition engines from the past. The LPG fuel stored in the fuel tank is vaporized gas reduced to atmospheric pressure using a vaporizer (regulator) and a mixer, and the intake pipe of the engine Is widely used, and for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-17709, a method of adjusting the vaporized gas to a predetermined positive pressure and injecting it into the intake pipe of the engine Is also widely known.
そして、このLPG燃料を所定正圧の気化ガスに調整する方式においては、LPG燃料を加熱気化させる手段として暖機したエンジン冷却水の熱を利用することが慣用されている。しかし、エンジン冷却水の熱を利用する加熱気化手段は、冷機時に冷却水が低温であることからLPG燃料が充分に気化せず、その結果、気化しないLPG燃料が混入して混合気過濃となってエンジンの始動を困難とさせてしまう、という問題点がある。 And in the system which adjusts this LPG fuel to the vaporization gas of predetermined positive pressure, using the heat of the engine cooling water warmed up as a means to heat-vaporize LPG fuel is used conventionally. However, the heating and vaporizing means using the heat of the engine cooling water does not sufficiently vaporize the LPG fuel because the cooling water is at a low temperature when the engine is cold. This makes it difficult to start the engine.
そこで、例えば特開平5−223014号公報や特開平11−324813号公報に記載されているように、LPG燃料を減圧・気化させるベーパライザにおいて、電気ヒータをLPG燃料の経路中に配置して、冷却水が低温の場合でもLPG燃料を気化できるようにした手段が提案されている。 Therefore, as described in, for example, JP-A-5-223014 and JP-A-11-324813, in a vaporizer for depressurizing and vaporizing LPG fuel, an electric heater is disposed in the path of the LPG fuel and cooled. Means have been proposed in which LPG fuel can be vaporized even when the temperature of water is low.
ところが、電気ヒータはLPG燃料の気化に適した温度に上昇するまでに所定の時間を要することから、それまでにベーパライザのプレヒータ室がLPG燃料で満たされ、その後に電気ヒータの温度上昇に伴い内部に貯留したLPG燃料が急激に気化することで、その圧力によりベーパライザからLPG燃料が押し出され燃料噴射弁から噴出し、低温始動時におけるエンジン不調やエンジン停止を招いてしまうことがある。
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、LPG燃料の加熱気化の熱源として暖機後はエンジン冷却水を利用することに加え、低温始動時に電気ヒータを利用することでエンジンの始動性を高めるようにしたLPG燃料供給方法およびその装置に関し、エンジンの低温始動時にベーパライザ内のLPG燃料が電気ヒータの温度上昇に伴い燃料噴射弁から噴出しないようにして、エンジンの低温始動性を良好なものとすることを最大の課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems. In addition to using engine cooling water after warm-up as a heat source for heat vaporization of LPG fuel, an electric heater is used at low temperature start. The LPG fuel supply method and apparatus for improving the startability of the engine with the low temperature of the engine by preventing the LPG fuel in the vaporizer from being ejected from the fuel injection valve as the temperature of the electric heater rises during low temperature start of the engine. The biggest challenge is to improve the startability.
そこで、本発明は、燃料タンクに貯留した液体状のLPG燃料を、暖機後はエンジン冷却水を熱源とするとともに低温始動初期には電気ヒータを用いた電気加熱部を熱源とするベーパライザにより気化させて燃料噴射弁に送りエンジンの吸気管路に噴射するエンジンのLPG燃料供給方法において、前記ベーパライザの燃料入口側に電子制御ユニットにより制御される遮断弁を配置し、低温始動初期に電気加熱部を熱源とするベーパライザへのLPG燃料の流入量を制限するものとした。 Therefore, the present invention vaporizes the liquid LPG fuel stored in the fuel tank with a vaporizer that uses the engine cooling water as a heat source after warm-up and uses an electric heating unit using an electric heater as a heat source at the beginning of low temperature start. In an LPG fuel supply method for an engine that is fed to a fuel injection valve and injected into an intake pipe of the engine, a shut-off valve controlled by an electronic control unit is arranged on the fuel inlet side of the vaporizer, The amount of LPG fuel that flows into the vaporizer with the heat source as the heat source is limited.
このような構成とすることで、キイON時からスタータモータ作動開始までのエンジンの始動初期において、電子制御ユニットがベーパライザに流入するLPG燃料を、電気ヒータの温度上昇に伴い発生した気化ガスによりベーパライザ外に押し出されない量に制限することができるため、低温始動時においてLPG燃料噴出により生じるエンジントラブルを容易に回避することができる。 With this configuration, the LPG fuel flowing into the vaporizer from the electronic control unit at the initial start of the engine from when the key is turned on until the start of the starter motor operation is converted into vaporizer by the vaporized gas generated as the temperature of the electric heater rises. Since it is possible to limit the amount not to be pushed out, it is possible to easily avoid the engine trouble caused by the LPG fuel injection at the low temperature start.
また、この電子制御ユニットによる遮断弁の開弁時間の制御を、電子制御ユニットが少なくとも一種類以上のセンサを用いてモニタした所定のデータを基に実施するものとすれば、LPG燃料の気化に影響を与える各パラメータの変動にきめ細かく対応して遮断弁の開閉制御を的確なものとすることができる。 Further, if the electronic control unit controls the opening time of the shut-off valve based on predetermined data monitored by the electronic control unit using at least one type of sensor, it can vaporize the LPG fuel. The opening / closing control of the shut-off valve can be made accurate by finely responding to fluctuations in each parameter that affects the shut-off valve.
さらに、このセンサにベーパライザ内またはその下流側に配置した燃料圧力センサを含むものとして、これにより検知した燃料圧力が所定圧力を超えた時に遮断弁を閉弁させるものとすれば、ベーパライザ内において急激なLPG燃料の気化が始まる前にLPG燃料の流入量を制限することができ、ベーパライザからLPG燃料が押し出されることを回避することができる。 Further, if the sensor includes a fuel pressure sensor disposed in the vaporizer or downstream thereof, and if the detected fuel pressure exceeds a predetermined pressure, the shut-off valve is closed, the rapid rise in the vaporizer. The amount of inflow of LPG fuel can be limited before the start of proper LPG fuel vaporization, and the LPG fuel can be prevented from being pushed out of the vaporizer.
さらにまた、この遮断弁の開弁時間を、電子制御ユニットが上述した所定のデータを用いて所定の計算式で算出するものとし、電気ヒータの温度上昇に伴い発生する気化ガスによりLPG燃料がベーパライザ外に押し出されない最大貯留量とするLPG燃料の流入量に制限するものとすれば、LPG燃料の噴出を確実に回避しながら必要充分量の燃料供給を確保することが容易となる。 Furthermore, the valve opening time of the shut-off valve is calculated by a predetermined calculation formula using the predetermined data described above by the electronic control unit, and the LPG fuel is vaporized by the vaporized gas generated as the temperature of the electric heater rises. If the amount of LPG fuel inflow that is the maximum storage amount that is not pushed out is limited, it becomes easy to secure a necessary and sufficient amount of fuel supply while reliably avoiding LPG fuel injection.
さらにまた、エンジン冷却水を用いる温水加熱手段および電気ヒータを用いる電気加熱手段を備えたベーパライザと、燃料供給管路のベーパライザ入口側に配設された遮断弁と、この遮断弁を開閉制御する電子制御ユニットとを備えており、上述したLPG燃料供給方法を実施するエンジンのLPG燃料供給装置とすれば、上述した作用・効果を容易に実現させることができる。 Furthermore, a vaporizer provided with warm water heating means using engine cooling water and electric heating means using an electric heater, a shut-off valve disposed on the vaporizer inlet side of the fuel supply line, and an electronic device that controls opening and closing of the shut-off valve If the LPG fuel supply device for an engine that includes the control unit and implements the above-described LPG fuel supply method is used, the above-described operations and effects can be easily realized.
エンジンの低温始動初期においてLPG燃料のベーパライザへの流入量を所定量に制限する本発明によると、電気ヒータの温度上昇に伴いLPG燃料がベーパライザから押し出されて燃料噴射弁から噴出することを容易に回避することができ、エンジンの低温始動性を良好なものとすることができる。 According to the present invention in which the amount of LPG fuel flowing into the vaporizer is limited to a predetermined amount at the initial start of the engine at a low temperature, the LPG fuel is easily pushed out of the vaporizer and ejected from the fuel injection valve as the temperature of the electric heater rises. This can be avoided, and the low temperature startability of the engine can be improved.
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、本実施の形態のLPG燃料供給方法を実施するためのLPG燃料供給装置を具えたエンジンの配置図を示す図1において、燃料タンク1にはLPG燃料が貯留されており、燃料タンク1から延びた燃料供給管路9Aがベーパライザ3に接続している。燃料供給管路9Aには燃料タンク1出口寄りに第一遮断弁2aが配設され、ベーパライザ3入口寄りに第二遮断弁2bが配設されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1 showing a layout of an engine provided with an LPG fuel supply device for carrying out the LPG fuel supply method of the present embodiment, LPG fuel is stored, and a fuel supply line 9 </ b> A extending from the fuel tank 1 is connected to the
ベーパライザ3は、LPG燃料を液体燃料の状態から減圧・気化して所定圧力の気化ガスに調整するものであり、入口側にエンジン冷却水を熱源に用いた温水加熱部3aが設けられ、その下流側には電気ヒータを熱源に用いた電気加熱部3bが設けられており、更にその下流側には調圧部3cが設けられた構成となっている。また、ベーパライザ3から延びる燃料供給管路9Bはエンジン4の吸気管路4bに設置した燃料噴射弁5に接続されている。
The
前記ベーパライザ3およびこれに設けられた温水加熱部3bは、一般的に用いられる周知のベーパライザ(レギュレータ)と同様の構成であり、エンジン4に設けられた冷却水ジャケット4aと温水加熱部3aとが冷却水通路8a,8bで接続されてエンジン冷却水が循環し、その熱でLPG燃料を加熱して生成した気化ガスが、調圧部3cで所定圧力の正圧に調整されて燃料供給管路9Bに送出されるようになっている。
The
また、温水加熱部3aの下流側に設けられた電気加熱部3bは、図示しない電気ヒータである平板状のPTCヒータをその前後両面に伝熱板を密着させて重ねるとともに周縁を周壁で囲むことにより気・液密状態としたヒータユニット31が、LPG燃料を導入して貯留する空間であるプレヒータ室30内において、その全外周に空間を有するように収装されて熱交換を行うもので、ヒータユニット31の伝熱板は電極も兼ねて図示しないバッテリに接続されているとともに電子制御ユニット10に接続されて、その通電を制御されるようになっている。
In addition, the
電子制御ユニット10は、一般的なエンジン制御プログラムが記憶手段にインストールされたものを使用するが、通常の燃料噴射制御機能に加えてキイをON状態にした時からスタータモータの作動開始までのエンジン始動初期において、燃料供給管路9Aのベーパライザ3入口側に配設された第二遮断弁2bを開閉制御して、ベーパライザ3に流入するLPG燃料の量を所定量以内に制限する機能を有していることを特徴としている。
The
即ち、電子制御ユニット10は、低温始動時における第二遮断弁2bの開閉を制御するために、プレヒータ室30に配設された燃料圧力センサ11によって検知された燃料圧力データを逐次モニタするようになっており、また、これに加えて燃料供給管路9Bに配設された燃料圧力センサ12からの燃料圧力データ、冷却水通路8aに配設された冷却水温度センサ13からの冷却水温度データ、エンジン4に配設されたエンジン回転数モニタ14からのエンジン回転数データも逐次モニタする。
That is, the
そして、電子制御ユニット10は、キイをON状態にした時に冷却水温度センサ13によりエンジン冷却水温度を検知して、電気加熱部3bを用いてLPG燃料を加熱する必要があるか否かを判断し、LPG燃料を電気的に加熱する必要があると判断した場合にはヒータユニット31への通電を指令するが、同時にプレヒータ室30に配設した燃料圧力センサ11を用いて燃料圧力を検知するようになっている。一方、LPG燃料を電気的に加熱する必要がないと判断した場合には、ヒータユニット31への通電を指令しないとともにエンジン4の始動初期における第二遮断弁2bの開弁時間の制御も必要ないので第二遮断弁2bは開弁させたままの状態にしておく。
Then, the
エンジン冷却水温度が低温の場合には電子制御ユニット10がヒータユニット31への通電を指令してプレヒータ室30の燃料圧力を逐次モニタすることになり、燃料圧力が所定圧力以上になると第二遮断弁2bを閉弁してLPG燃料のベーパライザ3への流入量を制限する。また、この閉弁状態はエンジン4の始動初期、即ち余熱期間終了と同時に終了とされ第二遮断弁2bは開弁させられる。
When the engine coolant temperature is low, the
尚、低温時のエンジン始動初期における第二遮断弁2bの開弁時間を、プレヒータ室30の燃料圧力データに加えて、燃料供給管路9Bの燃料圧力データ、エンジン冷却水温度データ、エンジン回転数データを基に所定の計算方法を用いて、LPG燃料の気化状況を把握するとともに以後の気化量を推定し、これを基にしてヒータユニット31の温度上昇に伴う気化ガスの圧力でプレヒータ室30のLPG燃料がベーパライザ3外に押し出されない最大貯留量を計算して、この量と一致するように決定するようにすると更に正確に第二遮断弁2bの開弁操作を制御することが可能となる。
In addition, in addition to the fuel pressure data of the
以下、本実施の形態におけるLPG燃料供給装置の作用について、図2(A)に示す低温始動時の各波形図を用いて、図2(B)に示す従来のLPG燃料供給装置の作用(比較例)と比較しながら説明する。 Hereinafter, with respect to the operation of the LPG fuel supply apparatus according to the present embodiment, the operation of the conventional LPG fuel supply apparatus shown in FIG. This will be explained in comparison with Example).
エンジン4の始動に際し、イグニッションキイを回してイグニッション信号がONになると、電子制御ユニット10を介して冷却水温度センサ13で冷却水温度を検知して電気的な燃料の加熱が必要か否かを検討し、電気的な加熱が必要と判断した場合に電気ヒータ通電信号をON状態にする。また、同時に電磁駆動式の第一遮断弁2aおよび第二遮断弁2bにはON信号が送られいずれも開弁状態とされる。
When the engine 4 is started, when the ignition key is turned and the ignition signal is turned ON, the cooling water temperature is detected by the cooling
また、電子制御ユニット10は電気ヒータ通電信号をONとすることにより、燃料圧力センサ11を介してプレヒータ室30内の燃料圧力のモニタを開始しており、燃料圧力値が予め定めた圧力値以上となったとき、第二遮断弁2bを閉弁してLPG燃料のベーパライザ3への流入を制限する。即ち、図2(B)に示す比較例においては、ベーパライザ3入口側の第二遮断弁2bの開弁信号をONにしてそのまま開弁状態を維持しているのに対し、図2(A)に示す本実施の形態では、第二遮断弁2bの開弁後から余熱期間終了(スタータモータ始動開始時)までの間において、第二遮断弁2bを所定時間だけ閉弁させるように電子制御ユニット10が制御して、ベーパライザ3に流入する燃料の量を約1/3に制限している。
The
このようにエンジンの始動初期において電子制御ユニット10からの指令によって第二遮断弁2bの開弁後にベーパライザ3に流入するLPG燃料の流量を適量に制限するので、ヒータユニット31の温度が充分に上昇するまでの間にプレヒータ室30内に所定割合の空間部分(気相部分)を確保することができ、内部に貯留したLPG燃料(液相部分)がベーパライザ3から押し出されて燃料噴射弁5から噴出するという事態を確実に回避することができるものである。
As described above, since the flow rate of the LPG fuel flowing into the
尚、上述したように、電子制御ユニット10が燃料圧力センサ11による燃料圧力データに加え、燃料供給管路9Bにおける燃料圧力データ、エンジン冷却水データ、エンジン回転数データ等を用いて、ヒータユニット31の温度上昇に伴いプレヒータ室30内に発生した気化ガスによりLPG燃料がベーパライザ3から押し出されない最大貯留量を算定する場合は、この最大貯留量となる燃料の流入量に一致するように第二遮断弁2bの開弁時間を制御する。このことにより、エンジンの低温始動時においてLPG燃料がベーパライザ3から押し出されることを回避しながら、エンジン始動に必要とする最低限の燃料の供給を確保しやすいものとすることができる。
As described above, the
また、エンジンの低温始動初期において電子制御ユニット10が第二遮断弁2bの閉弁を決定するためのデータとして、プレヒータ室30の燃料圧力データに加え、或いはこれに代えて、燃料供給管路9Bの燃料圧力データ、冷却水温度データ、エンジン回転数データ等を適宜組み合わせて用いれば、さらに的確な制御を実現することができる。
Further, in addition to or instead of the fuel pressure data of the
以上述べたように、本発明における燃料供給方法を実施する本実施の形態のLPG燃料供給装置により、エンジン4の低温始動初期においてLPG燃料がベーパライザ3に過剰に貯留しないように流入量を制限することで、電気ヒータの温度上昇に伴って発生する気化ガスでLPG燃料が押し出されて燃料噴射弁5から噴出することを容易に回避することができるため、エンジンの低温始動性を良好なものとすることができるものである。
As described above, the inflow amount is limited by the LPG fuel supply device of the present embodiment that implements the fuel supply method of the present invention so that the LPG fuel is not excessively stored in the
1 燃料タンク、 2a 第一遮断弁、 2b 第二遮断弁、 3 ベーパライザ、 3a 温水加熱部、 3b 電気加熱部、 3c 調圧部、 4 エンジン、 4b 吸気管路、 5 燃料噴射弁、 9A,9B 燃料供給管路、 10 電子制御ユニット、 11,12 燃料圧力センサ、 13 冷却水温度センサ、 14 エンジン回転数モニタ、 30 プレヒータ室、 31 ヒータユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel tank, 2a 1st cutoff valve, 2b 2nd cutoff valve, 3 Vaporizer, 3a Hot water heating part, 3b Electric heating part, 3c Pressure regulation part, 4 Engine, 4b Intake pipe line, 5 Fuel injection valve, 9A, 9B Fuel supply line, 10 electronic control unit, 11, 12 fuel pressure sensor, 13 cooling water temperature sensor, 14 engine speed monitor, 30 preheater chamber, 31 heater unit
Claims (5)
After warming up, the engine coolant is used as a heat source, and at the beginning of low temperature start, a vaporizer using an electric heating unit as a heat source, the shut-off valve disposed on the vaporizer inlet side of a fuel supply line, and the vaporizer or An LPG fuel supply device for an engine, comprising: a fuel pressure sensor disposed on the downstream side thereof; and an electronic control unit that controls opening and closing of the shutoff valve based on a signal from the fuel pressure sensor.
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